Деревянные перекрытия, как и любые другие, имеют ряд характеристик и требований, которые необходимо учитывать на этапе планирования и закупки материалов.
На глаз сообразить межэтажное перекрытие по деревянным балкам крайне опасная затея.
Расчеты должны учитывать допустимую прочность конструкции, максимальную длину пролета, породу и сорт дерева, а также многие другие характеристики, о которых пойдет речь далее.
Главные характеристики
Рассмотрим подробнее, какие основные характеристики деревянных перекрытий существуют, что нужно знать о них.
Огнестойкость деревянного перекрытия зависит от того, какие материалы были использованы. Если это бревно крупного сечения это одна история, если это двутавровые балки другая.
В отличие от металла, древесина воспламеняется при пожаре, потому здесь предел огнестойкости зависит от начала воздействия пламени до воспламенения дерева, а также времени от начала горения дерева до наступления предельного состояния конструкции:
τ=τвоспл+τгор
Традиционное требование к перекрытиям это предел огнестойкости равный R45. Скорость снижения рабочего сечения конструкций из дерева при возгорании составляет от 0,6 до 1,0 мм/мин, поэтому конструкции из дерева, в особенности с массивным сечением могут иметь достаточно высокие значения пределов стойкости к огню.
Когда начинается пожар, древесина горит постепенно, обугливаясь с внешний слоев, доходя до внутренних. По мере проникновения жара, балка начинает провисать и в конечном итоге ломается.
В этом случае двутавровые новомодные балки обрушиваются за считанные минуты, бревно при такой же температуре будет падать в течение часа, а то и больше.
Чтобы максимально повысить огнестойкость деревянных перекрытий, есть несколько вариантов:
- Первый вариант подразумевает обработку антипиренами.
- Второй – заполнение пространства между балками огнестойкими материалами такими, как базальтовая вата. Но она должна быть хорошо закреплена между балками, а не просто лежать на черновом потолке. Когда потолок упадет от жара, утеплитель упадет вместе с ним, а он должен максимально долго оставаться между балками и лагами.
- Третий нанесение штукатурки. Слой в 2 см повышает пределы огнестойкости до R60.
Дерево является натуральным материалом, в котором нет опасных формальдегидных смол, промышленного клея и прочих химических соединений, поэтому для строительства частных домов с данной точки зрения, это идеальный материал.
Но есть одно условие. Пиломатериал не должен быть заражен спорами, грибком и плесенью. Все эти бактерии, попадая в дыхательные пути, вызывают ряд заболеваний.
В дальнейшем при эксплуатации, перекрытия необходимо беречь от воды, которая создаст благоприятную среду для размножения паразитов. Специалисты советуют обезораживать древесину на этапе строительства в качестве профилактики. Но, нужно понимать, что использование химикатов тут же уменьшит экологические показатели. В помещении, где была проведена биозащита, нельзя находиться хотя бы несколько дней, пока химические микрочастицы полностью не улетучатся.
Стоит упомянуть о клееном брусе, при соединении ламелей для которого используют клей с содержанием поливинилацетата или полиуретана. Уровень токсичности обозначается как FC2 (самый ядовиты) и FC0 (безопасный). При покупке клееного бруса, у продавца необходимо запросить сопроводительный документ, в котором должно быть прописан состав клея и его токсичность.
В нормативных документах морозостойкость материалов отмечается буквой F и цифрами далее. Чем меньше стоит цифра, тем хуже материал переносить мороз.
Для древесины такой нормы нет, то есть она от природы наделена отличной морозостойкостью, особенно, если перекрытия и сам дом построены и сибирской хвои, которая в процессе своей жизни закалялась.
Морозостойкость дерева зависит от его уровня влагопоглощения. Чем этот процент выше, тем больше вода будет накапливаться в щелях, расширяя их. Однако даже в этом случае влага будет распределяться равномерно по всей структуре бревна.
Если говорить конкретно о перекрытиях, то обледенение внутри дома возможно только, если в помещении сквозные дыры, например, в крыше и морозный ветер свободно гуляет по чердаку.
Вес перекрытия необходимо знать для расчета допустимой на него нагрузки. Это начальный показатель, к которому приплюсовывают вес утеплителей, мебели, оказываемое давление со стороны воздействия людей и т.д. Выяснив окончательную цифру на 1 квадратный метр перекрытия, можно точно рассчитать оптимальный шаг между балками, а также нужное сечение бруса или бревна для балки.
Точные расчеты можно произвести согласно таблицам и формулам по СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия». Для тех, кто не владеет навыками инженера-конструктора, существует стандартный средний показатель 50-70 кг/м². Это вес самого деревянного перекрытия без утеплителей, мебели и прочей полезной нагрузки.
Для строительства перекрытий по ГОСТУ принято использовать только хвойные породы дерева. Одна их причин данного решения, это лучшие показатели влагостойкости. Особенно в этом выигрывает сибирская лиственница, их которой раньше на севере делали даже водосточные трубы. Она не только не накапливает влагу, но при постоянном ее воздействии становится более прочной.
Влагостойкость дереву нужна для сопротивления гнили, плесени, морозу. Для лучшего сопротивления влаге балки можно смазывать воском, маслами, мастикой и другими водоотталкивающими веществами, а также обеспечить хорошую вентиляцию помещения, чтобы не накапливался конденсат.
Знание показателя теплопроводности строительного материала необходимо для организации качественного утепления перекрытия.
Чем выше данный показатель, тем холоднее будет здание. Например, железобетон имеет показатель 1700 мВт/(мК), кирпич 450-650 мВт/(мК), сталь 52000 мВт/(мК), а дерево (хвоя) – 110-150 мВт/(мК).
То есть древесина обладает самыми низкими показателями теплопроводности, а значит, на утепление перекрытий по деревянным балкам уйдет ресурсов меньше, чем для перекрытий по стальным балкам и железобетону.
Размеры балок перекрытия определяют согласно расчетам допустимых нагрузок на определенный этаж. Для чердачного перекрытия цифра может быть меньше, чем для подвального, на которое ложится вся масса дома. Таким образом, ширина балки колеблется с 4 до 20 см, высота (на ребре) с 10 до 30 см. Для бревен сечение предусмотрено с 11 до 30 см в диаметре.
Что касается длины балки, то здесь могут быть варианты, в зависимости от выбранного материала. Например, массивный лес редко на рынке достигает более 6 метров. Клееный брус выпускают какой угодно длины, в том числе достигающей 8 и даже 60 и более метров.
Но ограничения существуют для самих пролетов. По стандартам длина пролета для массивного леса (профилированного бруса) не должна превышать 4,5 м. Для клееного – не более 6 м. Обусловлено это тем, что клееный брус обладает большей прочностью.
Для зданий с деревянными перекрытиями срок службы существует нормативный и фактический. Срок службы определяется для всего здания, а не только для перекрытий. Здания делятся на группы от I до VI. Деревянные перекрытия используют в постройках III и V группы. В III группу попадают здания из кирпича и бетона с бетонным фундаментом, своды каменные или смешенные, перекрытия металлические или деревянные. Срок службы такого здания 100 лет.
В V категорию попадают постройки каркасные, сборно-щитовые, саманные, глиняные, перекрытия исключительно деревянные. Срок службы прописан 30 лет. Данные показатели рассчитаны с учетом регулярного частичного и капитального ремонта.
Фактически здания с перекрытиями из дерева стоят 100 и более лет. У деревянной балки нет окончательного срока годности, она будет выполнять свои функции до тех пор, пока для нее предоставлены оптимальные условия, то есть, имеется качественная вентиляция в доме, отремонтированная крыша и т.д.
Прочность деревянного перекрытия зависит от расчетных данных на предельный прогиб несущей балки.
Если расчеты проведены неправильно, то в результате недопустимого прогиба балка треснет пополам или в уязвимом месте, или выскользнет из места соединения с несущей стеной.
Точные данные о максимально допустимом прогибе для перекрытий из дерева прописаны в СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции».
Коротко говоря, прогиб не должен превышать 1/250 от длины балки. То есть 1 см на каждые 2,5 м. Если потолок отделан штукатуркой, минимальный прогиб приведет к ее разрушению. В данном случае прогиб не должен превышать 1/350. Для межэтажных и чердачных перекрытий данные несколько отличаются.
Максимальный прогиб для холодного чердака не должен превышать 1/200. Но, как только помещение переоборудуется в жилое, требования к балкам повышаются. Поэтому при организации мансарды на чердаке, принято проводить усиление балок.
Деревянные перекрытия являются худшей конструкцией в плане шумопоглощения. Шумы в строительстве подразделяют на несколько вариантов, но основные из них, это воздушные и ударные. То есть, шум по дому может распространяться от колебаний самих досок и бревен, или по воздуху, который просачивается через щели.
В деревянных перекрытиях прокладывать шумоизоляцию нужно обязательно, чтобы не было ощущения нахождения в барабане.
И лучший вариант, это многослойность, которая обеспечит эффект пружины. Например, между балками и обрешеткой укладывают материал по типу пробки, который предотвратить прямое касание дерева друг об друга. Также с этой целью укладывают между балками минеральную вату вначале горизонтально, а затем вертикально, нарезанными лентами на бок.
В качестве шумоизоляции также выполняют стяжку из бетона или керамзита. Еще один вариант – это просеянный, сухой речной песок на пол. Он также создаст эффект пружины, забирая на себя основную долю колебаний сверху. А чтобы избежать передачи звуков через воздух, необходимо обеспечить хорошую герметичность перекрытий.
Данный показатель вычисляется в зависимости от некоторых данных о самом перекрытии. В расчет берется допустимый прогиб балки, сорт дерева, сечение бруса или бревна, длина пролета и шага, а также количество балок перекрытия.
Несущая способность, это то, какой вес может выдержать перекрытие. Чтобы вычислить этот показатель, необходимо рассчитывать допустимую нагрузку на перекрытие.
В некоторых случаях конструкция требует повышение несущей способности. Она может снизиться, если:
- этаж был переоборудован из нежилого помещение в жилое;
- при превышении допустимого прогиба;
- в случае гниения одной или нескольких несущих балок.
При обнаружении одной или нескольких проблем, применяются один из способов усиления перекрытия, путем наращивания ширины балок, создания протеза для срезанной гнилой части балки, создание фермы перекрытия, возведения колонны на нижнем этаже и прочее.
Мало кто знает, что деревянные дома обладают лучшими показателями сейсмостойкости, чем кирпичные. Связанно это с природной эластичностью древесины. Деревянный дом способен выдержать землетрясение от 7,5 до 9 балов по шкале Рихтера.
Второй важный момент, влияющий на устойчивость конструкции, это крепежные материалы. Поэтому, если речь идет о деревянных перекрытиях в каменном доме, то особое внимание стоит уделять именно данному элементу, особенно если дом находится в зоне риска.
Для чего нужно знать?
Учитывая все сказанное, можно подытожить, что строить дом и перекрытия «на глаз», это крайне безответственное занятие. Выбор правильных материалов, расчетные данные несущей способности, а также качественная гидроизоляция и вентиляция перекрытий позволяют возвести здание, которое прослужит многие десятилетия. В противном случае, все ошибки при планировании начнут проявляться уже в первые годы эксплуатации дома.
Если не учитывать несущую способность перекрытия, балки начнут прогибаться в течение первых 5 лет. И даже если они не будут превышать допустимый показатель, их дугообразный вид точно повлияет на психологическое состояние жильцов. Жить в комнате с прогнутыми балками будет просто страшно.
Некачественная обработка и отсутствие вентиляции перекрытий приведут к гниению балок, образованию плесени, синевы, грибка и прочих неприятностей, которые повлияют на несущую способность и здоровье жильцов.
Заключение
Самое важное в строительстве деревянных перекрытий это правильно выполненные расчеты и учет множества факторов, влияющих на конечный результат. Частные застройщики покупаются на быстроту возведения деревянных перекрытий, стараясь вложиться в минимальные сроки. Да, построить деревянное перекрытие можно быстро, но экономить время на расчетах – это главная ошибка строителя.
